Tài liệu đánh giá tổn thất điện năng lưới điện trung thế huyện ngọc hồi sau khi xây dựng thêm tba 110kv bờ y

MỤC LỤC TRANG BÌA LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC TRANG TÓM TẮT TIẾNG ANH & TIẾNG VIỆT CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1 1. Lý do chọn đề tài ....................................................................................................1 2. Mục tiêu nghiên cứu ...............................................................................................1 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ..........................................................................1 4. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................2 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ................................................................2 6. Bố cục luận văn .......................................................................................................2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ...................................................................3 1.1. Vai trò của LĐPP trong hệ thống điện .....................................................................3 1.2. Đặc điểm lưới điện phân phối ..................................................................................3 1.2.1. Sơ đồ hình tia ....................................................................................................3 1.2.2. Sơ đồ mạch vòng ..............................................................................................4 1.3. T n th t và ngu ên nhân gâ t n th t ......................................................................5 1.3.1. T n th t k thuật ...............................................................................................5 1.3.2. T n th t thương mại ..........................................................................................6 1.4. Các ếu tố ảnh hưởng đến trị số TTCS & TTĐN trong HTĐ ..................................7 1.4.1. Quan hệ giữa các phương pháp tính toán TTCS và TTĐN ..............................7 1.4.2. Các ếu tố ảnh hưởng đến trị số TTCS ............................................................8 1. . . Các ếu tố ảnh hưởng đến trị số TTĐN .........................................................11 1.5. Tính toán TTCS trong uản lý vận hành LĐPP .....................................................12 1.5.1. Cơ sở phương pháp .........................................................................................12 1.5.2. Phương pháp giải và các chương trình tính toán ............................................12 1.6. Các phương pháp tính toán TTĐN trong LĐPP .....................................................14 1.6.1. Phương pháp tích phân đồ thị ........................................................................14 1.6.2. Phương pháp dòng điện trung ình ình phương ..........................................15 1.6.3. Phương pháp th i gian t n th t ......................................................................15 1.6.4. Phương pháp đư ng cong t n th t ..................................................................16 1.6.5. Phương pháp tính toán TTĐN theo u định của EVN .................................18 1.7. Kết luận chương 1 ..................................................................................................18 CHƯƠNG 2. PHẦN MỀM TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI ..............20 2.1. Tìm hiểu về ph n mềm PSS ADEPT để tính toán TTĐN ......................................20 2.2. Các giải pháp giảm TTĐN trên lưới điện phân phối ..............................................21 2.2.1. Cải tạo nâng c p lưới điện đang vận hành .....................................................21 2.2.2. Cải thiện về điều kiện vận hành ......................................................................29 2.2. . Giảm t n th t thương mại ..............................................................................30 2. . Kết luận chương 2 ..................................................................................................31 CHƯƠNG 3. ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG LƯỚI ĐIỆN TRUNG THẾ HUYỆN NGỌC HỒI .............................................................................32 .1. Đặc điểm tự nhiên hu ện Ngọc Hồi ......................................................................32 .1.1. Vị trí địa lý – kinh tế .......................................................................................32 3.1.2. Điều kiện tự nhiên kinh tế xã hội ...................................................................32 .2. Hiện trạng nguồn và lưới điện trung áp hu ện Ngọc Hồi .....................................33 .2.1. Nguồn điện ......................................................................................................33 .2.2. Lưới điện trung thế hu ện Ngọc Hồi ..............................................................33 . . Tình hình thực hiện nhiệm vụ sản xu t kinh doanh ..............................................34 . . Tính toán TTĐN hiện trạng LĐPP Ngọc Hồi ằng ph n mềm SS ADEPT ..........37 . .1. Xâ dựng iểu đồ phụ tải các lộ 71& 75-E46 .............................................37 . .2. Tính toán TTCS các xu t tu ến 71& 75 trên ph n mềm PSS/ADEPT .......41 . . . Tính toán TTĐN trung áp ...............................................................................47 .5. Kết luận chương ..................................................................................................49 CHƯƠNG 4 - CÁC GIẢI PHÁP NHẰM GIẢM TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG LƯỚI ĐIỆN TRUNG THẾ HUYỆN NGỌC HỒI SAU KHI XÂY DỰNG THÊM TBA 110KV BỜ Y ................................................................................................................50 .1. Các giải pháp k thuật ............................................................................................50 4.1.1. Phân tích các vị trí thư ng mở tối ưu sau khi có TBA 110kV B Y .............50 .1.2. Lắp đặt ù trên lưới trung áp: .........................................................................52 .2. Các giải pháp t chức .............................................................................................56 4.2.1. Kiện toàn công tác t chức .............................................................................56 .2.2. Kiện toàn công tác uản lý k thuật ...............................................................57 .2. . Kiện toàn công tác uản lý vận hành lưới điện phân phối .............................58 4.2.4. Kiện toàn công tác quản lý kinh doanh ..........................................................59 .2.5. Đánh giá hiệu quả của các giải pháp t chức..................................................60 . . Tính toán hiệu uả sau khi áp dụng các giải pháp..................................................61 . .1. Tính lượng t n th t điện năng giảm hàng năm ...............................................61 . .2. Giá trị làm lợi hàng năm .................................................................................61 . . Kết luận chương ..................................................................................................61 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................63 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................64 PHỤ LỤC ......................................................................................................................66 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO) BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC PHẢN BIỆN. TRANG TÓM TẮT TIẾNG ANH & TIẾNG VIỆT ĐÁNH GIÁ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG LƯỚI ĐIỆN TRUNG THẾ HUYỆN NGỌC HỒI SAU KHI XÂY DỰNG THÊM TBA 110KV BỜ Y Học viên: Ngu ễn Tu n Vũ Chu ên ngành: K thuật điện Mã số: 8520201 Khóa: K .KTĐ.ĐN Trư ng Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt – Hiện na chỉ tiêu về giảm tỷ lệ t n th t điện năng là một trong những chỉ tiêu kinh tế k thuật uan trọng trong công tác uản lý vận hành lưới điện phân phối và kinh doanh điện năng. Để đánh giá và đưa ra các giải pháp giảm t n th t điện năng hợp lý thì việc tính toán chính xác t n th t điện năng cho lưới điện phân phối là r t c n thiết. Xu t phát từ những lý do nêu trên tác giả đề xu t đề tài “Đánh giá t n th t điện năng lưới điện trung thế hu ện Ngọc Hồi sau khi xâ dựng thêm TBA 110kV B Y” nhằm phân tích đánh giá hệ thống lưới điện hiện trạng và sau khi xâ dựng thêm trạm iến áp 110kV B Y để đưa ra các giải pháp giảm t n th t điện năng phù hợp cho lưới điện phân phối hu ện Ngọc Hồi tỉnh Kon Tum hiện na . Tác giả đã xâ dựng được đồ thị phụ tải đặc trưng dùng ph n mềm PSS ADEPT để mô phỏng tính toán và đánh giá tình hình t n th t điện năng cho các phương án vận hành lưới điện tính toán xác định điểm mở tối ưu và ố trí vị trí ù tối ưu. Từ khóa – hệ thống lưới điện phân phối; t n th t điện năng; PSS ADEPT; giải pháp giảm t n th t điện năng; vị trí ù tối ưu. ASSESSING THE POWER LOSS OF MEDIUM VOLTAGE POWER GRID IN NGOC HOI DISTRICT AFTER BUILDING MORE 110KV BO Y Abstract – Nowadays, the targets Rate of power loss is one of the important economic and technical indicators in the management, operation distribution grid anh electricity production and business. In order to evaluate and provide solutions to reduce power losses reasonable, accurate calculation of power losses for distribution grid is very essential. Derived from reasons mentioned above, the author proposed a su ject “Assessing the medium voltage power grid loss in Ngoc Hoi district after constructing more Bo Y 110 kV substation” to anal ze evaluate the current grid system and after building more 110 kV Bo Y substation to provide solutions to reduce the appropriate power loss for the distribution network of Ngoc Hoi district in Kon Tum province today. I was to have built up the characteristic load-chart, using PSS / ADEPT software to simulate, calculate and assessing the power loss situation for grid operation plans, Tie Open Point Optimization; position the offset capacitor position optimally. Keywords – Distribution grid system, Power loss, PSS/ADEPT, Solutions to reduce power losses, Capacitor Placement Optimization CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT - EVN: Tập đoàn Điện lực Việt Nam. - EVNCPC: T ng công t Điện lực miền Trung. - KTPC: Công t Điện lực Kon Tum. - HTĐ: Hệ thống điện. - LĐPP: Lưới điện phân phối. - MBA: Má iến áp. - TBA: Trạm iến áp. - ĐZ: Đư ng dâ trên không. - PA: Phương án. - QLKT: Quản lý k thuật. - QLVH: Quản lý vận hành. - QLKD: Quản lý kinh doanh. - SVKD: Sản xu t kinh doanh. - TTCS: T n th t công su t. - TTĐN: T n th t điện năng. - ∆A: T n th t điện năng. - ∆P: T n th t công su t tác dụng. - ∆Q: T n th t công su t phản kháng. - CB-CNV: Cán ộ công nhân viên. - SCL: Sữa chữa lớn. - SCTX: Sữa chữa thư ng xu ên. - ĐTXD: Đ u tư xâ dựng. - XDM: Xâ dựng mới. - KH-KT: Kế hoạch - K thuật. DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1. Tủ tụ ù hạ áp................................................................................................ 29 Bảng .1. T ng hợp khối lượng LĐPP uản lý ............................................................. 33 Bảng .2. Thông số k thuật trạm nguồn c p điện ........................................................ 33 Bảng . . Phân loại các TBA phân phối huyện Ngọc Hồi ............................................ 34 Bảng . . Các chỉ tiêu SXKD thực hiện năm 2015 2016 và 2017 ............................... 35 Bảng .5. Mô tả phương pháp tính TTĐN hình chữ nhật ............................................. 36 Bảng .6. TTCS trên các lộ 71& 75-E 6 ở hai tháng điển hình năm 2018 ............... 47 Bảng .7. Kết uả tính toán Tmax cho các xu t tu ến 71& 75-E46 ............................ 48 Bảng .8. T n th t không tải MBA các XT 71& 75-E 6 hu ện Ngọc Hồi ................ 48 Bảng .9. TTĐN của XT 71& 75-E 6 hu ện Ngọc Hồi trong hai tháng điển hình ... 49 Bảng .10. TTĐN lưới điện trung thế hu ện Ngọc Hồi năm 2018 ............................... 49 Bảng .1. TTKT các xu t tu ến trung áp TBA 110kV B Y ....................................... 50 Bảng .2. TTCS các xu t tu ến trung áp TBA 110kV B Y ........................................ 52 Bảng . . TTĐN các xu t tu ến trung áp TBA 110kV B Y ....................................... 52 Bảng . . T ng hợp các chỉ tiêu của giải pháp tha đ i kết lưới .................................. 52 Bảng .5. TTCS các xu t tu ến trung áp TBA 110kV B Y sau khi tha đ i vị trí ù 55 Bảng .6. TTĐN các xu t tu ến trung áp TBA 110kV B Y sau khi tha đ i vị trí ù56 Bảng .7. T ng hợp các chỉ tiêu của giải pháp tha đ i vị trí ù .................................. 56 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Sơ đồ hệ thống phân phối hình tia ...................................................................4 Hình 1.2. Sơ đồ hệ thống phân phối mạch vòng .............................................................4 Hình 1. . Sơ đồ tha thế đơn giản của đư ng dâ ..........................................................8 Hình 1. . Sơ đồ tha thế đơn giản của đư ng dâ với 1 phụ tải .....................................8 Hình 1.5. Sơ đồ tha thế đơn giản của má iến áp ........................................................9 Hình 1.6. Sơ đồ thuật toán của phương pháp Ne ton...................................................13 Hình 1.7. Đồ thị phụ tải .................................................................................................14 Hình 1.8. Xâ dựng iểu đồ TTCS và xác định TTĐN ằng đư ng cong t n th t ......17 Hình .1. Đồ thị phụ tải ngà lộ 71-E46 tháng 07 .....................................................38 Hình .2. Đồ thị phụ tải ngà lộ 75-E46 tháng 07 ......................................................38 Hình 3.3. Biểu đồ phụ tải ngà lộ 71-E46 tháng 03 ....................................................39 Hình 3.4. Đồ thị phụ tải ngà lộ 75-E46 tháng 03 ......................................................40 Hình 3.5. Thẻ xâ dựng đồ thị phụ tải ..........................................................................41 Hình 3.6. Thẻ phân loại phụ tải.....................................................................................41 Hình 3.7. Thiết lập thông số mạng lưới .........................................................................42 Hình 3.8. Hộp thoại net ork properties ........................................................................42 Hình 3.9. Hộp thoại thuộc tính nút Source ....................................................................43 Hình 3.10. Hộp thoại thuộc tính nút tải .........................................................................43 Hình 3.11. Hộp thoại thông số đư ng dâ ....................................................................44 Hình 3.12. Hộp thoại thông số má iến áp ..................................................................45 Hình 3.13. Hộp thoại nhập thông số nút tải ...................................................................45 Hình 3.14. Sơ đồ lưới điện hu ện Ngọc Hồi ằng ph n mềm PSS ADEPT ...............46 Hình 4.1. Sơ đồ lưới điện hu ện Ngọc Hồi sau khi xâ dựng thêm TBA 110kV B Y ằng ph n mềm PSS ADEPT ........................................................................................51 Hình 4.2. Thông số kinh tế cho ù trung áp gi th p điểm ...........................................54 Hình 4.3. Kết uả tính toán ù tối ưu XT 75 ...............................................................55 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Giảm t n th t điện năng đang là một chỉ tiêu được ngành Điện uan tâm hàng đ u trong giai đoạn hiện na . Yêu c u nà đã đặt ra r t nhiều v n đề c n được uan tâm giải u ết trong đó có việc phân tích đánh giá ngu ên nhân gâ ra t n th t điện năng và tính toán chính xác nh t ở mức có thể sản lượng điện ị th t thoát từ đó đưa ra những giải pháp giảm t n th t điện năng đạt hiệu uả cao nh t [1, 2, 13, 20, 21]. Ngọc Hồi là một hu ện của tỉnh Kon Tum. Đảng ộ và nhân dân hu ện Ngọc Hồi xác định phát triển kinh tế là nhiệm vụ trọng tâm trong nhưng năm ua. Trong ối cảnh có nhiều khó khăn các doanh nghiệp các thành ph n kinh tế kinh tế hu ện Ngọc Hồi đạt tốc độ tăng trưởng khá và n định. Giá trị sản xu t các ngành đạt tốc độ tăng trưởng ình uân hàng năm: Thương mại dịch vụ-20 5 % công nghiệp-xâ dựng 8 2 %; sản xu t nông nghiệp 1 2 %. Theo Nghị u ết của Đảng ộ hu ện Ngọc Hồi nhiệm kỳ 2015-2020 với mục tiêu chung là nâng cao ch t lượng ảo đảm sự phát triển n định ền vững của kinh tế theo cơ c u dịch vụ - công nghiệp - nông nghiệp; tiếp tục phát triển các loại hình dịch vụ ph thông chú trọng phát triển dịch vụ ch t lượng cao; công nghiệp sạch có chọn lọc phát triển nông nghiệp theo hướng nông nghiệp đô thị - sinh thái. Vì vậ việc thực hiện các giải pháp giảm t n th t điện năng lưới điện trung áp hu ện Ngọc Hồi xuống mức th p nh t góp ph n nâng cao ch t lượng điện năng đảm ảo cung c p điện phục vụ phát triển kinh tế – xã hội của hu ện nhằm đạt mục tiêu đề ra là c n thiết. 2. Mục tiêu nghiên cứu T n th t điện năng có ảnh hưởng r t lớn đến chỉ tiêu kinh tế – k thuật của hệ thống điện. Các iện pháp làm giảm t n th t điện năng không những có ý nghĩa làm giảm giá thành điện năng sản xu t mà còn góp ph n hạ th p công su t các nguồn cải thiện ch t lượng điện năng. Từ thực trạng nguồn và phụ tải lưới điện trung áp hu ện Ngọc Hồi luận văn phân tích đánh giá tình hình t n th t điện năng tìm ra ngu ên nhân t n th t điện năng và đề xu t một số giải pháp nhằm giảm t n th t điện năng trên lưới điện trung áp hu ện Ngọc Hồi xuống mức th p nh t có thể. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Phân tích thực trạng lưới điện tình hình t n th t điện năng lưới điện trung áp hu ện Ngọc Hồi. Sử dụng ph n mềm PSS ADEPT tính toán t n th t điện năng trên các đư ng dâ trung thế từ đó đánh giá so sánh với kết uả t n th t điện năng sau khi xâ dựng thêm trạm iến áp 110 kV B Y của Công t Điện lực Ngọc Hồi. 2 4. Phương pháp nghiên cứu Để giải u ết các mục tiêu nêu trên luận văn đưa ra phương pháp nghiên cứu như sau: - Nghiên cứu lý thu ết: các lý thu ết về t n th t điện năng trên lưới điện. - Tìm hiểu thu thập số liệu phân tích hiện trạng nguồn lưới điện nhu c u sử dụng điện năng và tình hình cung c p điện trên địa àn hu ện Ngọc Hồi. - Sử dụng ph n mềm PSS ADEPT mô phỏng tính toán t n th t công su t lưới điện trung thế hu ện Ngọc Hồi. - Đề xu t các giải pháp giảm t n th t điện năng lưới điện trung áp hu ện Ngọc Hồi. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Trong uá trình tru ền tải điện năng từ nơi sản xu t đến nơi tiêu thụ lượng t n th t điện năng trong uá trình nà là r t lớn các khảo sát áo cáo g n đâ cho th t n th t trong tru ền tải và phân phối trong một số lưới điện có thể lớn hơn 10% t ng sản lượng điện năng. Ch t lượng điện áp ở một số nút trong lưới điện không đáp ứng được tiêu chuẩn độ tin cậ cung c p điện r t th p… Giảm t n th t điện năng xuống mức th p nh t có thể trong những năm ua vẫn là ài toán khó của ngành điện. Do đó thực hiện giảm t n th t điện năng lưới điện trung thế góp ph n nâng cao ch t lượng điện năng để hệ thống điện hoạt động hiệu uả hơn sẽ góp ph n tích cực đưa nền kinh tế đ t nước phát triển ền vững. Đề tài nghiên cứu xu t phát từ nhu c u thực tế của lưới điện trung áp hu ện Ngọc Hồi do đó kết uả mang tính thực tiễn có thể áp dụng và nhân rộng rộng rãi. 6. Bố cục luận văn Luận văn được iên chế gồm ph n Mở đ u ph n nội dung chính có 0 chương ph n Kết luận và kiến nghị cụ thể như sau: - Mở đ u - Chương 1: T ng uan về t n th t công su t và t n th t điện năng trong lưới điện phân phối. - Chương 2: Ph n mềm tính toán t n th t điện năng và các giải pháp giảm t n th t điện năng trên lưới điện phân phối. - Chương : Đánh giá hiện trạng t n th t điện năng lưới điện trung thế hu ện Ngọc Hồi. - Chương : Các giải pháp nhằm giảm t n th t điện năng lưới điện trung thế hu ện Ngọc Hồi sau khi xâ dựng thêm trạm iến áp 110 kV B Y. - Kết luận và kiến nghị. 3 Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ TỔN THẤT CÔNG SUẤT VÀ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI 1.1. Vai trò của LĐPP trong hệ thống điện Hệ thống điện bao gồm các nhà má điện, trạm biến áp các đư ng dây truyền tải và phân phối được nối với nhau thành một hệ thống từ sản xu t, truyền tải và phân phối điện năng [3, 4, 5]. Tuỳ theo mục đích nghiên cứu mà hệ thống điện được chia thành các ph n hệ thống tương đối độc lập nhau. Hệ thống điện luôn phát triển theo th i gian và đáp ứng nhu c u ngà càng tăng của phụ tải, ngày càng nhiều các nhà má điện có công su t lớn, nhỏ khác nhau được đ u tư xâ dựng [1, 2, 18]. Tuy nhiên, vì nhiều lý do như kinh tế, môi trư ng địa hình … mà các nhà máy điện thư ng được xây dựng ở những nơi xa các trung tâm phụ tải. Do vậy, phải dùng lưới điện truyền tải để truyền tải điện năng đến khu vực tiêu thụ. Đồng th i, vì lý do kinh tế cũng như an toàn ngư i ta không thể cung c p trực tiếp cho các hộ tiêu thụ từ lưới truyền tải có điện áp cao mà phải dùng LĐPP có c p điện áp th p hơn. Chính vì lẽ đó LĐPP sẽ làm nhiệm vụ phân phối điện năng cho một địa phương (thành phố, quận, huyện, thôn, bản…) có án kính cung c p điện nhỏ, thông thư ng khoảng (50-60) km. 1.2. Đặc điểm lưới điện phân phối Đóng vai trò cung c p điện trực tiếp đến khách hàng của từng khu vực nên LĐPP thư ng có điện áp trung áp 6, 10, 15, 22, 35kV phân phối điện cho các trạm biến áp phân phối trung, hạ áp [9, 10, 17, 18]. Lưới hạ áp 220/380V sẽ nhận điện từ các trạm biến áp trung áp này c p điện cho các phụ tải hạ áp. Thông thư ng LĐPP trung áp được nhận điện từ: - Thanh cái thứ c p các trạm biến áp 110, 220kV. - Các trạm biến áp trung gian 35/6kV, 35/10kV, 35/15kV hoặc 35/22kV. - Thanh cái nhà má điện, trạm phát diezen, trạm điện gió, … Sơ đồ c p điện của lưới điện phân phối có các dạng cơ ản sau: 1.2.1. Sơ đồ hình tia Đâ là loại sơ đồ đơn giản và thông dụng nh t (Hình 1.1) [16]. Từ trạm nguồn có nhiều xu t tuyến đi ra c p điện cho từng nhóm trạm phân phối. Trục chính của các xu t tuyến nà được phân đoạn để tăng độ tin cậy cung c p điện. Thiết bị phân đoạn có thể là c u chì, dao cách ly, LBS hoặc các máy cắt Recloser có thể tự đóng lặp lại. Giữa các trục chính của một trạm nguồn hoặc giữa các trạm nguồn khác nhau có thể được nối liên thông với nhau để dự phòng khi sự cố, cắt điện công tác trên đư ng trục hay các trạm biến áp nguồn. Máy cắt và dao cách ly liên lạc thư ng được vận hành ở trạng thái hở nhằm giảm chi phí đ u tư và ảo vệ rơle đơn giản hơn [18]. 4 Các phụ tải điện sinh hoạt 0,2kV - 0 kV được cung c p từ các trạm biến áp phân phối. Mỗi trạm biến áp phân phối là sự kết hợp giữa c u chì, máy biến áp và tủ điện phân phối hạ áp. Đư ng dây hạ áp 0,2kV - 0,4kV của các trạm biến áp phân phối này thư ng có c u trúc hình tia. ình 1.1. Sơ đồ hệ thống phân phối hình tia 1.2.2. Sơ đồ mạch vòng ình 1.2. Sơ đồ hệ thống phân phối mạch vòng Thư ng được áp dụng cho lưới điện phân phối đòi hỏi độ tin cậy cung c p điện và ch t lượng điện năng cao (Hình 1.2). Các xu t tuyến được c p điện trực tiếp từ các trạm khác nhau và trên mỗi xu t tuyến đều có 2 máy cắt đặt ở hai đ u [3, 5]. Các trạm biến áp phân phối được đ u liên thông và mỗi máy biến áp đều có 2 dao cách l đặt ở hai phía. Máy biến áp có thể được c p điện từ phía nào cũng được. Sơ đồ mạch vòng dạng nà thư ng được áp dụng cho lưới điện phân phối c p điện áp trung thế. 5 Trong thực tế lưới điện phân phối tại Việt Nam là sự phối hợp của hai loại sơ đồ trên. Chúng bao gồm nhiều trạm trung gian được nối liên thông với nhau bởi một mạng lưới đư ng dây phân phối tạo thành nhiều mạch vòng kín. Đối với các khu vực đòi hỏi độ tin cậy cung c p điện cao thì sơ đồ lưới phân phối thư ng được áp dụng kiểu sơ đồ dạng thứ hai. Tuy có kết c u mạch vòng nhưng h u hết LĐPP luôn vận hành hở (hay vận hành hình tia). Khi vận hành hở LĐPP như vậy thì t n th t công su t, t n th t điện năng và ch t lượng điện áp luôn luôn kém hơn khi LĐPP được vận hành kín [11, 16]. Để khắc phục tình trạng này và tạo tính linh hoạt trong các LĐPP vận hành hở, c n phải xác định các trạng thái đóng cắt của các dao cách l phân đoạn như thế nào để t n th t công su t nhỏ nh t điện năng ha một hàm chi phí F định trước. Trong công tác vận hành LĐPP được điều khiển thống nh t cho phép vận hành kinh tế trong trạng thái ình thư ng và r t linh hoạt trong tình trạng sự cố đảm bảo độ tin cậy cao. Với sự trợ giúp của máy tính và hệ thống SCADA, điểm mở lưới để vận hành hở được tha đ i thư ng xuyên trong quá trình vận hành khi đồ thị phụ tải thay đ i. Khi xảy ra sự cố má tính cũng tính nga cho phương án vận hành thay thế tốt nh t và nhân viên vận hành sẽ thực hiện sơ đồ tối ưu bằng cách thao tác điều khiển từ xa các thiết bị đóng cắt. Trong trư ng hợp không có các thiết bị đo lư ng và điều khiển đóng cắt từ xa thì vẫn có thể vận hành kinh tế nhưng theo mùa trong năm. Ngư i ta tính chọn sơ đồ vận hành tối ưu cho những khoảng th i gian liên lục có đồ thị phụ tải g n giống nhau (thư ng là theo các tháng mùa hè ha các tháng mùa đông do có cùng điều kiện th i tiết) sau đó thao tác các thiết bị phân đoạn để thực hiện vận hành tối ưu lưới điện. 1.3. T n thất và nguyên nh n g y t n thất T n th t điện năng trên LĐPP có thể phân ra các thành ph n t n th t k thuật và t n th t phi k thuật ha còn gọi là t n th t thương mại. 1.3.1. n th t th t T n th t k thuật là lượng điện năng tiêu hao t t yếu xảy ra trong quá trình truyền tải và phân phối điện [2, 10, 21]. Do dây dẫn, máy biến áp, thiết bị trên lưới đều có trở kháng nên khi dòng điện chạy qua gây tiêu hao điện năng do phát nóng máy biến áp, dây dẫn và các thiết bị điện. Ngoài ra đư ng dây dẫn điện cao áp từ 110 kV trở lên còn có t n th t v ng uang; dòng điện qua cáp ng m, tụ điện còn có t n th t do điện môi, đư ng dâ điện đi song song với đư ng dâ khác như dâ chống sét, dây thông tin... có t n hao điện năng do hỗ cảm … T n th t k thuật trên lưới điện bao gồm t n th t công su t (TTCS) tác dụng và TTCS phản kháng. TTCS phản kháng do từ thông rò, gây từ hóa trong các máy biến áp và cảm kháng trên đư ng dây [1, 20, 21]. TTCS phản kháng chỉ làm lệch góc và ít 6 ảnh hưởng đến t n th t điện năng (TTĐN). TTCS tác dụng có ảnh hưởng đáng kể đến TTĐN. T n th t k thuật lớn do các nguyên nhân chủ yếu sau đâ [1, 2, 6, 19]: - Đư ng dây quá dài, bán kính c p điện lớn, tiết diện dây dẫn quá nhỏ đư ng dây bị xuống c p không được cải tạo nâng c p trong uá trình vận hành làm tăng nhiệt độ dâ dẫn điện áp giảm dưới mức cho phép và tăng TTĐN trên dâ dẫn. - Máy biến áp vận hành non tải hoặc không tải sẽ không phù hợp với hệ thống đo đếm dẫn tới TTĐN cao. - Máy biến áp vận hành uá tải do dòng điện tăng cao làm phát nóng cuộn dâ và d u cách điện của má , dẫn đến tăng t n th t điện năng trong máy biến áp đồng th i gây sụt áp và làm tăng TTĐN trên lưới điện phía hạ áp. - T n th t do thiết ị cũ lạc hậu: các thiết ị cũ thư ng có hiệu su t th p má biến áp là loại có tỷ lệ t n th t cao hoặc vật liệu lõi từ không tốt, dẫn đến sau một th i gian vận hành t n th t có xu hướng tăng lên. - Nhiều thành ph n sóng hài của các phụ tải công nghiệp tác động vào các cuộn dây máy biến áp làm tăng TTĐN. - T n th t dòng rò: Sứ cách điện chống sét van và các thiết ị không được kiểm tra ảo dư ng hợp lý dẫn đến dòng rò lớn phóng điện. - Đối với hệ thống nối đ t trực tiếp lặp lại không tốt dẫn đến TTĐN sẽ cao. - Hành lang tu ến không đảm ảo: không thực hiện tốt việc phát uang câ mọc chạm vào đư ng dâ gâ dòng rò hoặc sự cố. - Hiện tượng uá ù hoặc bố trí vị trí và dung lượng ù không hợp lý. - Tính toán phương thức vận hành không hợp lý để xả ra sự cố dẫn đến phải sử dụng phương thức vận hành t lợi và TTĐN tăng cao. - Vận hành không đối xứng liên tục dẫn đến tăng t n th t trên dâ trung tính dâ pha và cả trong má iến áp đồng th i cũng gâ uá tải ở pha có dòng điện lớn. - Vận hành với hệ số cosφ th p do phụ tải có hệ số cosφ th p thực hiện lắp đặt và vận hành tụ ù không phù hợp. Hệ số cosφ th p dẫn đến tăng dòng điện tru ền tải hệ thống và tăng TTĐN. - Các điểm tiếp xúc các mối nối tiếp xúc kém nên làm tăng nhiệt độ tăng TTĐN. - Hiện tượng v ng uang điện: đối với đư ng dâ điện áp cao từ 110kV trở lên xu t hiện hiện tượng v ng uang điện gâ TTĐN. - Chế độ sử dụng điện không hợp lý: công su t sử dụng của nhiều phụ tải có sự chênh lệch uá lớn giữa gi cao điểm và th p điểm; ... 1.3.2. n th t th ơng mại T n th t thương mại phụ thuộc vào cơ chế quản lý, quy trình quản lý hành chính, hệ thống công tơ đo đếm và ý thức của ngư i sử dụng. T n th t thương mại cũng một 7 ph n chịu ảnh hưởng của năng lực và công cụ quản lý của nội bộ các Công ty Điện lực, trong đó có phương tiện máy móc, máy tính, ph n mềm quản lý [6, 7]. T n th t thương mại bao gồm các dạng t n th t như sau: - Các thiết ị đo đếm như công tơ TU TI không phù hợp với phụ tải, có thể uá lớn ha uá nhỏ hoặc không đạt c p chính xác êu c u hệ số nhân của hệ thống đo không đúng các tác động làm sai lệch mạch đo đếm điện năng gâ hỏng hóc công tơ các mạch thiết ị đo lư ng … - Sai sót trong khâu uản lý: TU m t pha TI công tơ hỏng chưa kịp xử lý tha thế kịp th i lắp đặt công tơ pha với sơ đồ TI thiếu, không thực hiện đúng chu kỳ kiểm định và tha thế công tơ định kỳ theo u định của Pháp lệnh đo lư ng đ u nh m đ u sai sơ đồ đ u dâ … là các ngu ên nhân dẫn đến đo đếm không chính xác gâ TTĐN. - Sai sót trong nghiệp vụ kinh doanh: đọc sai chỉ số công tơ thống kê t ng hợp không chính xác ỏ sót khách hàng … - Khách hàng tác động tiêu cực vào công tơ đo đếm gây sai lệch chỉ số … Khách hàng tự ý câu móc điện trước công tơ để sử dụng … - Không thanh toán hoặc thanh toán hóa đơn tiền điện chậm. - Sai sót thống kê phân loại và tính hóa đơn khách hàng. - Sai sót trong khâu tính toán xác định t n th t k thuật. 1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến trị số TTCS & TTĐN trong HTĐ 1.4.1. Q an hệ giữa các ph ơng pháp tính toán CS và ĐN Đâ chính là nội dung phức tạp và hiện na còn đang gây nhiều tranh cãi nh t. Khi tính toán thiết kế, với yêu c u r t th p độ chính xác không cao có thể áp dụng nhiều cách tính g n đúng nga cả khi r t thiếu thông tin. Trên cơ sở giả thiết đã xác định được Pmax là TTCS ứng với chế độ phụ tải cực đại khi đó TTĐN sẽ là: A = Pmax. (1.1) Cách tính này chỉ c n xác định 2 đại lượng Pmax và . Trị số Pmax có thể xác định chính xác được. Thư ng trong tính toán của chúng ta hiện nay giá trị của (khó khăn chính là không thể tính đúng được) thư ng được xác định theo các biểu thức sau: - Công thức kinh điển: = (0.124 + Tmax.10-4)2.8760 (1.2) - Công thức Kenzevits: 2Tmax 8760 8760 Tmax P 1 min Tmax 2 Pmin Pmax 1 8760 Pmax (1.3) 8 - Công thức Valander: T 8760. 0,13. max 8760 T 0,87. max 8760 2 (1.4) - Tra đư ng cong tính toán: = f(Tmax,cos ) (1.5) Các công thức trên đều chỉ tính g n đúng l y theo thực nghiệm và tiệm cận hoá. Đối với lưới điện phân phối ở nước ta hiện nay do thiếu thông tin nên có thể áp dụng các công thức trên để xác định TTĐN trong sai số có thể ch p nhận được. 1.4.2. Các yế tố ảnh h ởng đến trị số CS Mỗi ph n tử của hệ thống có những đặc điểm riêng do đó t n th t của chúng là không giống nhau. Để tính được TTCS trong hệ thống điện, ta phải tiến hành mô hình hóa các ph n tử của hệ thống điện, cụ thể là phải mô hình hóa đư ng dây tải điện và máy biến áp trên cơ sở đó đưa ra công thức tính TTCS & TTĐN cho từng ph n tử. Trong ph n này chúng ta chỉ xét các quá trình xảy ra với LĐPP có c p điện áp 35kV trở xuống, t n th t chủ yếu do điện trở gây tỏa nhiệt và do quá trình biến đ i điện từ [6, 19]. Mỗi ph n tử của hệ thống điện được đặc trưng ằng các thông số, các thông số này xác định bằng các tính ch t vật lý sơ đồ nối các ph n tử và nhiều điều kiện giản ước khác. 1.4.2.1. Đ ờng dây tải điện Bỏ qua sự rò rỉ dòng điện qua sứ cách điện, t n th t v ng uang vì các đại lượng này ở lưới phân phối r t bé [20, 21]. Sơ đồ đơn giản của một đoạn đư ng dây là t ng trở Z ở Hình 1.3. Ta xét trư ng hợp đơn giản đư ng dây với một phụ tải ở Hình 1.4. Z12 I1 I2 1 2 V1 V2 ình 1.3. Sơ đồ thay thế đơn giản của đường dây Z12 S1=P1-jQ1 S2= P2- jQ2 ình 1.4. Sơ đồ thay thế đơn giản của đường dây với 1 phụ tải Từ sơ đồ trên ta có công thức xác định công su t toàn ph n như sau: S= Trong đó: 3 UI (1.6) 9  U là số phức liên hợp của điện áp dây;  I là số phức dòng điện dây. TTCS tác dụng và phản kháng được xác định như sau: P = (P22+ Q22)R/U22; Q = (P22+ Q22)X/U22 (1.7) S = P - j Q = (S22/U22)R - j(S22/U22) X Từ các công thức trên ta th y TTCS phụ thuộc vào thông số đ u hay thông số cuối đư ng dâ tương ứng với điện áp và công su t tại điểm đó. 1.4.2.2. Máy biến áp Ta có sơ đồ tương đương của 1 máy biến áp [3, 18] như Hình 1.5. Trên sơ đồ này, t t cả các đại lượng trên đã được ui đ i sang phía 1 (sơ c p). K2Z2 Z1 1 2 I1 V1 I2 V2 Zm ình 1.5. Sơ đồ thay thế đơn giản của máy biến áp Có thể phân TTCS trong MBA thành 2 thành ph n đó là thành ph n phụ thuộc vào tải và thành ph n không phụ thuộc vào phụ tải. Thành ph n không phụ thuộc vào phụ tải là t n th t trong lõi thép MBA hay còn gọi là t n th t không tải. T n th t không tải được xác định theo các số liệu k thuật máy biến áp. S0 = P0 + j Q0 Q0 = I0Sdm/100 Trong đó:   I0 là dòng điện không tải tính theo ph n trăm; P0 , Q0 là t n th t công su t tác dụng và phản kháng khi không tải. Thành ph n t n th t phụ thuộc vào công su t tải ua MBA ha thư ng gọi là t n th t đồng, có thể xác định t n th t đồng trong MBA hai cuộn dây theo công thức: ( P 2 Q 2 ) Rb Pcu = 3I Rb = = Pn (S/Sdm)2 2 U 2 Qcu = 3I2Xb = Trong đó: (P 2 2 Q ) Xb = (Un.S2)/100.Sdm 2 U (1.8) 10  Sdm : công su t định mức máy biến áp;  S  : công su t tải của máy biến áp; Pn : t n th t ngắn mạch. Trong trư ng hợp có n máy biến áp giống nhau làm việc song song thì t n th t công su t trong n máy bằng: P Q n. Po Pn .S 2 2 n.Sâm n. Qo U n %.S 2 100n.Sâm (1.9) 1.4.2.3. Thiết bị bù TTCS trong các tụ điện gồm t n th t trong ph n cách điện và ph n kim loại. Khó khăn cơ ản nh t khi chế tạo tụ điện là giải quyết v n đề k thuật trong lĩnh vực truyền nhiệt, nhiệt lượng sinh ra do t n hao trong cách điện [2, 21]. Do vậy các tụ điện được chế tạo với điện dung không lớn. Công su t c n thiết của các cụm tụ ù được lựa chọn bằng cách nối tiếp hay song song các tụ riêng biệt. T n th t công su t tác dụng trong tụ điện có thể l y tỷ lệ thuận với công su t định mức của chúng, tức là: Ptụ = pr tụ * Qđm tụ Ở đâ (1.10) pr tụ là TTCS trong tụ tính bằng kW/kVAr , cụ thể: - Đối với tụ 6 -10 KV : prtụ = 0,003 kW/kVAr; - Đối với tụ prtụ = 0,0004 kW/kVAr. 1000 kV : Ngày nay với k thuật và công nghệ hiện đại, các tụ điện được chế tạo có TTCS r t nhỏ. 1.4.2.4. Nhiệt độ Khi tính toán TTCS và TTĐN, g n đúng ta xem điện trở tác dụng của đư ng dây là không đ i. Nhưng thực tế điện trở tha đ i theo nhiệt độ của dây dẫn. Rd = R0 [1+ ( đm-20)] (1.11) Trong đó:   R0 : Điện trở của dây dẫn ở 200C : Hệ số nhiệt điện trở đối với dây nhôm lõi thép = 0,004. Giá trị thực tế của điện trở có thể tăng hoặc giảm so với giá trị điện trở tính toán. Sự tha đ i của điện trở dẫn đến TTCS tha đ i. Nhiệt độ dây dẫn đư ng dây trên không được xác định theo 0 điều kiện cơ ản: dòng điện tải, nhiệt độ không khí làm mát và tốc độ gió. Khi phụ tải của dây dẫn cao (lớn hơn 60 - 70 % phụ tải cho phép theo điều kiện đốt nóng), thì TTCS và TTĐN có thể tăng khoảng 6 - 10%. 11 1.4.2.5. hay đ i c trúc và ph ơng thức v n hành Thực tế c u trúc lưới điện thư ng ở trạng thái động do trong uá trình làm việc thư ng xả ra các trạng thái vận hành khác nhau như đóng cắt các đư ng dâ trạm iến áp ị sự cố tiến hành sửa chữa định kỳ hoặc để nâng cao tính kinh tế của lưới điện … ng với mỗi trạng thái phương thức vận hành khác nhau phân ố công su t trên lưới điện sẽ tha đ i khi đó giá trị TTCS cũng sẽ tha đ i tương ứng. Trong uá trình tính toán chúng ta phải xét đến đ đủ các tình trạng vận hành có thể có. Trên cơ sở tính toán sẽ xác định được sơ đồ c u trúc tối ưu của lưới điện trong chế độ vận hành đặc trưng có lợi nh t về khía cạnh t n th t. 1.4.3. Các yế tố ảnh h ởng đến trị số ĐN Các ếu tố ảnh hưởng đến TTCS đều ảnh hưởng đến TTĐN. Ngoài ra TTĐN còn phụ thuộc vào iểu đồ phụ tải đặc tính thiết bị của các hộ tiêu thụ điện c u trúc lưới điện và phương thức vận hành. Việc sử dụng các giải pháp k thuật cũng như khu ến khích kinh tế trong v n đề sử dụng điện năng đối với các phụ tải như: uản lý nhu c u điện năng mua án điện ằng công tơ nhiều giá tính toán điều khiển tối ưu phương thức vận hành,… sẽ cho phép giảm đáng kể TTĐN trong mạng điện điều đó sẽ mang lại hiệu quả t ng hợp cho công tác uản lý vận hành lưới điện. 1.4.3.1. i đồ ph tải và các yế tố ảnh h ởng đến ĐN trong Đ Mỗi hộ tiêu thụ được đặc trưng ằng một iểu đồ phụ tải trên đó cho chúng ta iết các thông số như Pmax, Pmin, Tmax, tỷ số giữa Pmax /Pmin. Dễ dàng th TTĐN phụ thuộc nhiều vào hình dáng của iểu đồ phụ tải sự chênh lệch của phụ tải giữa cao và th p điểm Tmax và th i gian TTCS cực đại τ. Để giảm TTĐN c n tìm giải pháp giúp san ằng đồ thị phụ tải. Giảm sự chênh lệch phụ tải giữa cao điểm và th p điểm ằng cách khu ến khích sử dụng điện vào các gi th p điểm tăng Tmax … T t cả những v n đề trên sẽ làm tha đ i đồ thị phụ tải theo chiều hướng có lợi cho việc giảm t n th t. 1.4.3.2 Độ chính ác tính toán ĐN trong đi iện v n hành Khi giảm được một vài ph n trăm TTĐN trong uá trình vận hành sẽ làm lợi hàng ngàn tỷ đồng trong kinh doanh điện năng. Do đó nâng cao độ chính xác tính toán TTĐN trong điều kiện vận hành có ý nghĩa vô cùng uan trọng trong việc uản lý vận hành lưới điện. V n đề ở đâ là c n phải chọn được phương pháp tính toán hợp lý. Nếu giải u ết được v n đề nà thì sẽ có được công cụ tốt trên cơ sở đó cho phép phân tích được các ngu ên nhân gâ nên t n th t và đề xu t những iện pháp giảm t n th t hợp lý mang lại hiệu uả kinh tế - k thuật cao. Đồ thị phụ tải điện iến thiên theo sự tha đ i của phụ tải thư ng mang tính ngẫu nhiên. Tu vậ ta vẫn có thể tìm ra những u luật nh t định. Để tính toán chính xác được TTĐN, chúng ta c n phải xâ dựng được đồ thị phụ tải điển hình đặc trưng theo ngà theo mùa của phụ tải. Đâ là một v n đề khó thực hiện trong LĐPP do số lượng 12 các hộ tiêu thụ điện uá lớn, hộ sinh hoạt phân bố xen kẽ với hộ sản xu t. Tu nhiên điều nà trong một tương lai g n có thể thực hiện được khi hệ thống SCADA [18] được đưa vào sử dụng, sẽ cho phép chúng ta thu thập được các số liệu để xâ dựng đồ thị phụ tải. Khi đó việc tính toán TTĐN sẽ dễ thực hiện chính xác hơn. 1.5. T nh toán TTCS trong uản lý vận hành LĐPP 1.5.1. Cơ sở ph ơng pháp Khi tính thiết kế LĐPP do êu c u độ chính xác không cao ta thư ng sử dụng phương pháp g n đúng để tính phân ố công su t và t n th t trong mạng điện theo điện áp định mức. Cách tính nà không thể sử dụng để phân tích t n th t lưới điện cụ thể đang vận hành nh t là khi muốn đánh giá hiệu uả tối ưu của các giải pháp k thuật tác động vào lưới điện do không xét đến độ sụt áp của lưới hiệu quả của việc điều chỉnh điện áp hiệu quả của thiết bị bù [6, 21]. Do đó c n phải lựa chọn phương pháp tính toán có thể xét đến đ đủ các ếu tố tạo nên độ chính xác thỏa đáng. 1.5.2. h ơng pháp giải và các ch ơng trình tính toán Hình 1.6 sau đâ là sơ đồ khối các ước tính toán của phép lặp Newton trong các phương trình tính toán. Khối chính của phương trình là tính giá trị của các hàm và các đạo hàm riêng cho ma trận Jacôbi. Khối quan trọng khác là giải hệ phương trình đại số tuyến tính ở mỗi ước lặp. Có thể áp dụng thuật toán giải hệ phương trình khác nhau cho khối nà ví dụ phương pháp loại trừ Gauss. Tiêu chuẩn hội tụ được dùng là ε(i) < ESP hoặc trị số công su t không cân bằng ở nút k b t kỳ nhỏ hơn giá trị cho trước, thực ch t là: Wk(X(i)) < ESP. Trị số ESP cho trước theo yêu c u của bài toán. Số phép lặp được khống chế không vượt quá số N nào đó thông thư ng N ≤ 10. Ưu điểm quan trọng của phương pháp Ne ton là có tốc độ hội tụ r t nhanh do đó nếu hội tụ thì th i gian tương đối ngắn. Ngoài ra nếu tìm được X(0) đủ g n với nghiệm thì chắc chắn sẽ hội tụ. Điều kiện này là hết sức khó khăn với nhiều bài toán. Tuy nhiên với hệ thống điện, việc xác định X(0) luôn luôn có thể được chọn là các đại lượng định mức làm việc của lưới điện (ví dụ như điện áp định mức tại các nút). Nếu lưới điện được thiết kế đúng thì thông số vận hành (cũng là nghiệm của hệ phương trình) sẽ không bị lệch uá xa trị số định mức (± 10%) do đó phương pháp Newton tỏ ra thích hợp để giải hệ phương trình chế độ xác lập của hệ thống cung c p điện. 13 ình 1.6. Sơ đồ thuật toán của phương pháp Newton Một số trư ng hợp riêng như khi HTĐ có đư ng dây siêu cao áp hay các chế độ sự cố … phương pháp có thể không có l i giải (do phân kỳ) tu nhiên thư ng dễ có khả năng xử lý để lựa chọn được giá trị ban đ u X(0) thích hợp. ác đ nh TTCS trong đi u kiện vận hành b ng chương trình t nh toán Việc tính toán chính xác TTCS trong lưới điện hiện na được thực hiện tương đối dễ dàng nh các chương trình tính toán giải tích mạng điện [8, 13]. V n đề ở đâ là: